[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） fYQi#0drn  
aLk2#1$g  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 Nx (pJp{S  
~W*j^+T"  
1. 线栅偏振片的原理 pdha"EV  
Vv)E41  
2. 建模任务 U8$dG)PhA  

$~@096`QL<  
6N+)LF}P b  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 s&`XK$p  
 偏振元件的重要特性： s
1\BjSzk  
 偏振对比度 $z,DcO.vz  
 透射率 )zt4'b\)v  
 效率一致性 z slEUTj)  
 线格结构的应用(金属) JIKxY$GS  
0\ w[_H  
3. 建模任务： J+NK+,_*M  
_%TeTNY#  
4. 建模任务：仿真参数 (4f9
wrK  
N&h!14]{Z  
偏振片#1: Ib8{+j  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 M*6@1.n  
 高透过率(最大化) N_Ld,J%g  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ~
tuFjj^  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) XK-x*|  
偏振片#2: 6%INNIyAWa  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 y/6LMAI  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 F-,{+B66  
 光栅周期：100nm Tn-]0hWkP  
 光栅材料：钨 5t?2B]  
}Y ];ccT  
5. 偏振片特性 6MNA.{Jdd  
z ;Nk
& <?  
 偏振对比度：(要求至少50:1) .%Q Ea_\  
SY)$2RC+}  
&E`Z_}~  
j:KQIwc
 
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) K.1yncS^  
+M&S  
+##I4vP  
-%) !XB  
6. 二维光栅结构的建模 0%NI- Zyo  

m e{SVG{  
g9Gy3zk=  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 E"&9FxS]^  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 wR$8drn]Rq  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 /-4B)mL  
0w. _}Cz  
i4rF~'h@  
NP*0WT_gB  
7. 偏振敏感光栅的分析 E2kRt'~N  

:?k=Yr  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 |raQ]b@t&  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) A'(F%0NF6  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 1u+(rVQN  
8. 利用参数优化器进行优化 }
l!_m.#e  

Pp hQa!F$  

r/L]uSN
 
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 S`w)b'B!M  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 bR,Iq}p  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 7"i*J6y*  
 #1:最佳的优化函数@193nm j!7Uj]  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 z1s"C[W2T  
Lo9?,^S  
9. 优化@193nm Ib2pV2`h(  
V/}8+Xq  
 初始参数： t&]Mt7  
 光栅高度：80nm CHI(\DXNs  
 占空比：40% zAUfd[g  
 参数范围： b.;}Hq>  
 光栅高度：50nm—150nm We?:DM [  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) nB& 8=.  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 [F EQ@  
c @
fc7  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 vrbh+  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 Kjw\SQ)2~  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 _AYF'o-Cm  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 sc60:IxgI  
E76:}(  
10. 优化@193nm结果 @1@WB]mQQ  
90}B*3x  
 优化结果： n]Y _C^  
 光栅高度：124.2nm f lB2gr^  
 占空比：31.6% GNOC5 E$I  
 Ex透过率：43.1% N<99K!   
 偏振度：50.0 8F1!9W7  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 e.V){}{V  
2wQ CQ"  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 :^a$ve3(Jq  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 Uw"  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 @jKB!z9{  
JB<
4m4-  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 Kq$1lPI  
YSyW '~!b  
HrGX-6`  
 初始参数： Sdp1h0E}7=  
 光栅高度：80nm \ua.%|  
 占空比：40% plfB}p  
 参数范围： *en{pR'  
 光栅高度：50nm—150nm Gj3/&'k6  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ~55>uw<  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5%
uE(w$2Wi  
dp_q:P4;B  
 优化结果： ,dBI=D'  
 光栅高度：101.8nm 0P(}e[~Z  
 占空比：20.9% 7~'@m(9e  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） X6RM2  
 偏振对比度：50.0 9[Mu  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 4hIC&W~f  
srL,9)OC  
12. 结论 )Pq.kn{Sp  
AI2CfH#:C  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) Sgj6tH2M  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 $`%.Y&A  
(如Downhill-Simplex-algorithm) <vs.Ucxx  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。 t&_lpffv  
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QQ：2987619807 GfDA5v[